색소성 망막염 인공 망막으로 치료

안녕하세요 니~킥입니다.

저의 배우자가 색소성 망막염을 유전으로 앓고 있는 질환입니다. 그래서 고모와 저의 신랑 모두 이 질환을 갖고 있답니다.  몇 대를 거쳐 오는 유전이라 온 가족이 처음 겪는 질환이다 보니 모두 힘들 수밖에 없습니다. 그래서 인공 눈을 이식하는 꿈을 언제나 꾸었는데, 오늘 인공 시각과 인공 망막으로 색소성 망막염을 치료했다는 자료가 있어 읽어보았습니다. 그래서 오늘은 인공 시각과 인공 망막에 대해 알아보고 색소성 망막염 환자의 인공 망막 치료에 대해 알아보겠습니다.

 

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색소성 망막염 인공 망막으로 치료

'600만 달러의 사나이'를 아시나요? 이 드라마의 주인공인 스티브 오스틴 대령은 시험 비행 중 추락해 중상을 입게 됩니다. 이후 600만 달러를 투자해 인공 장기로 갈아 끼워 신체 능력을 향상시키는 내용입니다. 주인공인 스티브 대령 오스틴 대령인 '인공 눈을 이식할 때 줌 능력과 열 감지 능력'을 갖추고 있었습니다. 실제로 이런 인공 시각이 나타나면 어떨 것 같나요?

 

또한, 최근 고령화 사회로 진입함에 따라 노화되거나, 병든 인체 조직이나 장기를 대체하려는 시도가 이루어지고 있다고 합니다. 따라서 의공학 기술의 중요성이 높아지고 있는 이 시점에서 인공 시각에 대해 알아보겠습니다.

 

인공 시각인란?

인공 시각은 시각을 회복하는 시각 보철물인데, 인공 시각의 종류는 전기 자극을 주는 장소에 따라, 뇌 자극형, 시신경 자극형, 망막 자극형으로 분류합니다. 실명의 가장 큰 원인으로는 사고나 합병증으로 인한 망막 손상인데, 망막에는 간상세포와 원뿔세포라는 광 수용첵 빛을 전기신호로 바꾸고 이 신호를 시신경으로 처리한 후, 뇌의 시각피질로 전송시켜 이미지를 볼 수 있습니다. 하지만 망막은 재생이 어려워 손상되면 실명으로 이어질 수 있습니다.

 

인공 망막이란?

인공 망막은 손상된 망막 신경절 세포를 회복시켜, 시력을 되찾도록 하는 시각 보철물입니다. 이 인공 망막은 광 다이오드 배열과 전극 배열로 구성되어 있습니다. 구체적으로 광 다이오드로 빛 자극에 의한 시각 정보를 수집해 전기적인 신호로 변환시키고, 이 전기 신호가 전극을 통해 망막 신경절 세포에 자극을 주어 시각을 회복시키는 원리입니다.

인공 망막에 쓰이는 바이오 소재는 폴리이미드가 대표적입니다. 폴리이미드는 신경절 세포에 전기적 자극을 주기 위한 전극으로 활용되는데, 이는 폴리이미드가 유연성, 가공성, 생체 적합성을 갖기 때문입니다. 따라서 포리이미드를 활용해 물질 투과성을 향상시킨 전극을 만들어 망막에 활용합니다.

 

인공 망막의 활용

미국 Second Sight 사의 아르구스 II(Argus II)는 시각 정보를 제공하는 망막 보철물로, 미국 식품의약품(Food and Drug Administration, FDA)에서 유일하게 승인받은 인공 망막입니다. 아르구스 II(Argus II)는 외부 장치인 소형 카메라, 비디오 처리장치와 내부 장치인 안구에 이식하는 전극 그리고 장치들을 연결하는 송신구로 이우러져 있습니다.

 

작동 원리는 다음과 같습니다. 우선 아르구스 II(Argus II)에 부착된 소형 카메라가 이미지를 찍은 후, 송신기를 활용해 비디오 처리장치로 보냅니다. 그럼, 비디어 처리장치에서 빛과 어둠의 형태로 이루어진 신호로 바꿔 전극으로 전달합니다. 이후, 전극은 망막 신경절 세포를 자극하여 시각 신호를 뇌로 전달하는 형태인 것입니다.

 

아르구스 II(Argus II)에는 바이오 소재로 앞서 언급한 폴리이미드가 활용되는데, 이는 망막 신경절 세포에 전기 자극을 주는 전극 배열에 활용됩니다. 왜냐하면 인공 망막에 활용되는 전극은 안구의 움직임, 안압 등에 의해 파손되지 않고 그에 맞춰 변형해야 하므로, 유연성과 신축성을 가져야 하기 때문입니다. 또한 전기 자극을 줌으로써 신호를 전달하기 위해, 물질 투과성이 우수해야 하며, 생체와 적합하므로 생체 적합성을 가져야 합니다. 따라서 이 모든 것을 만족하는 폴리이미드가 인공 망막에 활용되는 것입니다.

아르구스 II(Argus II)는 주로 색소성 망막염을 잃은 시력을 회보시키는 데에 활용되는데, 국내에서는 2017년에 처음으로 인공 망막 이식 수술에 성공하며, 10년 동안 시력을 상실한 환자가 시력을 되찾았습니다. 하지만 아르구스 II(Argus II)를 통한 인공 망막을 이식하더라도, 시력표의 큰 글씨를 읽을 수 있는 정도의 시력이므로 더 발전된 인공 망막 기술이 필요한 상황이라고 합니다.

 

다기능성 인공 시각

인공 시각을 이식하고 나면, 시력 회복과 다른 안구 질환을 살피기 위해 시각 재활 치료를 받는다고 합니다. 최근에는 인공 시각이 단순한 인간의 눈을 대체하는 것은 물론, 증강현실(AR) 기술과 결합하여 눈의 재활을 도와주는 것과 같이 다양한 서비스도 제공하는 인공 시각을 개발 중이라 합니다. 뿐만 아니라, 눈을 깜빡이며 보고 있는 순간을 영양으로 남기거나, 네트워크와 연결해 내 시야를 실시간으로 공유하는 다기능성 인공 시각의 개발이 이루어지고 있다고 합니다.

 

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또한 Second Sight 사는 아르구스 II(Argus II)를 기반으로 시각 피질 표면에 전극을 넣는 오리온(Orion)을 개발했다고 합니다. 이에 대해 Second Sight 사는 "오리온(Orion)은 높은 집적도를 장착한 시각 피질용 제품으로써 사람의 얼굴이나 사물을 인식할 수 있을 뿐만 아니라, 열화상 이미지까지 망라하는 융합형 시스템이 될 것으로 기대한다"라며. 다기능 인공 시각임을 언급했습니다.

 

이렇게 인공 시각에 대해 알아보았습니다. 실명이 가장 큰 원인인 망막을 대체하기 위한, 인공 망막은 손상된 망막 신경절 세포에 전기 자극을 줌으로써 시각을 회복시키는 장치였습니다. 인공 망막에는 생체적합성이 우수한 폴리이미드가 바이오 소재로 활용되고 있었고, 이는 색소성 망막염 환자들을 치료하기 위한 아르구스 II(Argus II)의 전극에 활용되었습니다. 마지막으로 증강현실(AR)과 더불어 영상 촬영, 실시간 공유 기능도 추가된 다기능성 인공 시각에 대해서도 알아보았습니다. 다기능 인공 시각이 발전하여, 우리 삶에 이로운 영향을 주길 힘차게 응원합니다. 또, 우리 신랑에게도 새로운 눈이 생겼으면 정말 좋겠습니다.

 

자료 = 과학기술정보통신부

 

 

 

 

그럼 여기까지 인공 시각과 인공 망막에 대해 알아보며 색소성 망막염 환자의 인공 망막 치료에 대해 알아보았습니다.

감사합니다.